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  熒光成像介導的腫瘤光動力療法（FPDT）具有實時藥物追蹤，高時空分辨率和無創(chuàng)治療的優(yōu)勢，在癌癥的精確治療中起著重要的作用。其主要機理是光敏劑在光照作用下與氧氣發(fā)生反應，促使無毒的氧氣轉變?yōu)榫哂屑毎拘缘幕钚匝酰≧OS），進一步造成細胞死亡、微血管損傷、免疫應激反應等一系列抗癌效應。實際上，由于腫瘤細胞的快速分化，腫瘤微環(huán)境中的氧含量較低（低氧環(huán)境），嚴重的降低了光動力治療的效果。然而，通過電子轉移的方式產生I型自由基ROS具有較高的光毒性和非常低的氧依賴性，那么基于這種I型機理的光敏劑可以有效地提高PDT在腫瘤治療中的效率。因此越來越多的研究者們逐漸開始關注并致力于I型光敏劑的開發(fā)，但關于純有機I型光敏劑的報道目前還十分少見。如何指導設計純有機I型光敏劑成為了研究的重點。 

  2020年華南理工大學唐本忠院士團隊王志明研究員課題組指出采用強的分子內電荷轉移和富電子的給體及重原子陰離子的方式提高分子隙間穿越效率的方式提高ROS產生效率，并且利用聚集過程強化該過程（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2002057）。本篇工作中，他們繼續(xù)沿用聚集誘導活性氧生成（AIG-ROS）思想，提出利用光化學反應活性的分子在聚集態(tài)下無法實現構象調整而抑制新產物的生成，受激發(fā)的分子則通過自由基參與的電子傳遞過程與周圍環(huán)境中游離的三重態(tài)氧分子反應，從而將自由基活性中間體轉化為I型ROS，從而發(fā)展了一種新的制備Ⅰ型光敏劑的方法。

  本研究開發(fā)了一種基于四苯基乙烯（TPE）骨架的異喹啉鎓有機鹽衍生物TIdBO用作光敏劑。在持續(xù)的光照下，處在溶劑條件下的小分子則可以通過自由基參與的電子轉移過程完成光環(huán)化反應（c-TIdBO）；而當其生成聚集體時，光環(huán)化反應受到抑制而I型ROS產物比例顯著上升：說明二者競爭過程可以通過分子聚集行為予以調控，并證明該提高I型ROS的策略可行。值得注意的是，在與HeLa細胞相互作用的過程中，TIdBO不僅表現出良好的PDT性能，而且其還可以通過不斷增強的熒光強度與細胞形態(tài)變化之間的關系作為一種細胞凋亡的指示劑，實現了對PDT過程的自我監(jiān)測。同時，TIdBO還表現出對微生物特別是金黃色葡萄球菌的良好結合和有效殺傷能力，其抗菌作用可歸因于TIdBO本身的暗毒性以及在光照下產生ROS。通過控制其與細胞和微生物的共孵育時間，其可以實現選擇性成像并殺死細菌或真菌，這表明其可應用于在致病細菌成像和抑制中。因此，它為我們提供了與常規(guī)治療方式協(xié)同作用的新見解。

  相關研究工作日前以“A Feasible Strategy of Fabricating Type I Photosensitizer for Photo-dynamic Therapy in Cancer Cells and Pathogens”為題發(fā)表于《ACS Nano》，文章第一作者為華南理工大學博士研究生陳孔麒，共同第一作者為賀萍博士，通訊作者為華南理工大學王志明研究員和唐本忠院士。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c01577